(57)【要約】遠心圧縮機の組立体及び空調機によるその作動方法は、第一段の圧縮機を駆動するモータを提供する。当該モータはロータを含む。モータはラジアル静圧軸受によってロータの回転を支持し安定及びバランスさせる。加えて、モータはアキシャル静圧軸受によってロータの軸方向力を安定及びバランスさせる。上記ラジアル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受は低粘着性気液二相流体を潤滑媒介としている。上記ラジアル静圧軸受はロータを支持する。上記アキシャル静圧軸受は低粘着性液気二相流体を用いる多孔質静圧空気軸受を使って、ロータの周方向及び軸方向における振動を減少する。それによってインペラ及びボリュートの翼先端間の隙間を可能にする。これによりシール隙間を半分減少し、それで上記遠心圧縮機の効率を少なくとも10%向上している。
2019523360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心圧縮機の組立体であって、
第一段の圧縮機と、
前記第一段の圧縮機に作動可能に接続されているモータであって、前記第一段の圧縮機を
駆動するよう構成され、周方向にかつ軸方向に変位されるよう構成されるロータを含んで
いる前記モータと、
前記ロータの前記周方向の変位を安定させるのに役立つよう構成されるラジアル静圧軸受
と、
前記ロータの前記軸方向の変位を安定させるのに役立つよう構成されるアキシャル静圧軸
受と、及び
前記ラジアル静圧軸受及び前記アキシャル静圧軸受を少なくとも部分的に潤滑するよう形
成される低粘着性気液二相流体と、
を備えていることを特徴とする、
前記組立体。
【請求項２】
第2段の圧縮機をさらに備えており、前記モータが前記第2段の圧縮機を駆動し、前記モー
タがデュアル出力モータであることを特徴とする請求項1に記載の前記組立体。
【請求項３】
前記モータはモータハウジング及びラジアル軸受座を含んでおり、前記モータハウジング
がエンドカバー部及び円筒状を呈しているハウジング部を含んでおり、前記ロータが前記
モータハウジングに周方向に変位可能に配置されていることを特徴とする請求項2に記載
の前記組立体。
【請求項４】
前記ラジアル軸受座は前記ハウジング部の右端に固定されるよう構成され、さらに前記ラ
ジアル軸受座は前記ハウジング部の前記右端にある開口をシールするよう構成されている
ことを特徴とする請求項3に記載の前記組立体。
【請求項５】
前記ラジアル軸受座は左右方向に設けられる右貫通穴を備えており、前記ラジアル軸受座
の前記右貫通穴が右気液溝を具備する内壁面を含み、前記右貫通穴に右のラジアル静圧軸
受の右多孔質ブッシュが含まれ、前記ロータが前記右多孔質ブッシュに設けられる右端を
含んでいることを特徴とする請求項4に記載の前記組立体。
【請求項６】
前記エンドカバー部は左右方向に設けられる左貫通穴を備えており、前記エンドカバー部
の前記左貫通穴が左気液溝を具備する内壁面を含み、前記左貫通穴に左のラジアル静圧軸
受の左多孔質ブッシュが含まれ、前記ロータの左端が前記左多孔質ブッシュに設けられ、
前記ロータの前記左端が前記アキシャル静圧軸受によって前記エンドカバー部に支持され
ていることを特徴とする請求項5に記載の前記組立体。
【請求項７】
前記左ラジアル静圧軸受、前記右ラジアル静圧軸受及び前記アキシャル静圧軸受は前記低
粘着性気液二相流体を潤滑媒介とするよう構成される多孔質材の静圧軸受を含んでいるこ
とを特徴とする請求項6に記載の前記組立体。
【請求項８】
前記第一段の圧縮機は第一のボリュート及び第一のインペラを含み、前記第2段の圧縮機
は第二のボリュート及び第二のインペラを含んでいることを特徴とする請求項7に記載の
前記組立体。
【請求項９】
前記第一のボリュートは前記エンドカバー部に固定され、かつ前記エンドカバー部の左側
寄りとされており、前記第一のインペラは前記ロータの前記左端に固定され、かつ前記第
一のボリュートに位置されており、前記第二のボリュートは前記ラジアル軸受座に固定さ
れ、かつ前記ラジアル軸受座の右側寄りとされており、前記第二のインペラは前記モータ
の前記ロータの前記右端に固定され、かつ前記第二のボリュートに位置されていることを
特徴とする請求項8に記載の前記組立体。
【請求項１０】
前記第一のインペラ及び前記第二のインペラはオープンインペラであることを特徴とする
請求項9に記載の前記組立体。
【請求項１１】
前記第一のインペラ及び前記第一のボリュートの翼先端の間に100μmより小さい隙間がさ
らに備えられていることを特徴とする請求項10に記載の前記組立体。
【請求項１２】
前記第二のインペラ及び前記第二のボリュートの翼先端の間に100μmより小さい隙間がさ
らに備えられていることを特徴とする請求項11に記載の前記組立体。
【請求項１３】
前記モータは前記ロータ及び前記ハウジング部の間に配置されるステータをさらに含んで
おり、前記ステータがシリコン鋼板及びコイルを含み、前記コイルが前記シリコン鋼板に
巻かれるよう構成されていることを特徴とする請求項12に記載の前記組立体。
【請求項１４】
前記ハウジング部の内壁面に環状溝がさらに備えられており、前記環状溝の軸線が前記ハ
ウジング部の軸線に一致しており、前記シリコン鋼板の左右方向に沿う幅が前記環状溝の
左右方向に沿う幅より大きく、前記シリコン鋼板は前記ハウジング部の内壁に取付けられ
、前記シリコン鋼板及び前記モータハウジングの前記内壁面の間にキャビティを形成する
よう前記環状溝を覆っていることを特徴とする請求項13に記載の前記組立体。
【請求項１５】
前記ハウジング部に、低粘着性二相流体を流入させるよう構成される入口通路及び低粘着
性二相流体を流出させるように構成される出口通路がさらに備えられており、前記入口通
路が前記環状溝に連通されており、前記ハウジング部が左冷却通路及び右冷却通路をさら
に備えており、前記左冷却通路の一端は前記入口通路に連通され、前記左冷却通路の他端
は前記ステータの左側にある収納空間に連通されており、前記右冷却通路の一端は前記入
口通路に連通され、前記右冷却通路の他端は前記ステータの右側にある収納空間に連通さ
れていることを特徴とする請求項14に記載の前記組立体。
【請求項１６】
前記ラジアル軸受座は前記右気液溝に連通するよう構成される右気体通路を備え、前記エ
ンドカバー部は前記左気液溝に連通するよう構成される左気体通路を備えていることを特
徴とする請求項15に記載の前記組立体。
【請求項１７】
前記アキシャル静圧軸受は両スラスト軸受、調整リング及びスラストディスクを備えてお
り、前記両スラスト軸受のそれぞれがディスクシート及び多孔質リングを含み、それぞれ
の前記ディスクシートが収納溝を含み、対応するそれぞれの前記多孔質リングが前記収納
溝に配置されており、それぞれの前記多孔質リングが流体通路を含み、それぞれの前記デ
ィスクシートが気体通路を含んでおり、前記気体通路が対応する前記流体通路に連通され
ており、前記両スラスト軸受の前記多孔質リングは対向して配置されており、前記調整リ
ングは前記両スラスト軸受の前記ディスクシートの間に位置されており、前記スラストデ
ィスクは前記ロータに固定され、かつ前記両スラスト軸受の前記多孔質材のリングの間に
位置されていることを特徴とする請求項16に記載の前記組立体。
【請求項１８】
凝縮器及び加熱タンクを備える気体供給システムを備えており、前記凝縮器の入口が前記
第2段の圧縮機の出口に連通され、前記加熱タンクの入口が前記凝縮器の出口に連通され
、前記加熱タンクの出口が前記ラジアル静圧軸受の前記気液溝及び前記アキシャル静圧軸
受の前記気体通路に連通されていることを特徴とする請求項17に記載の前記組立体。
【請求項１９】
前記気体供給システムが蓄熱タンクをさらに含み、前記加熱タンクの前記出口が第一の逆
止弁を介して前記蓄熱タンクの入口に連通され、前記蓄熱タンクの出口が前記ラジアル静
圧軸受の前記気液溝及び前記アキシャル静圧軸受の前記気体通路に連通されており、前記
第2段の圧縮機の前記出口はさらに第二の逆止弁によって前記蓄熱タンクの前記入口に連
通されており、前記第一の逆止弁は気体を前記加熱タンクから前記蓄熱タンクに流動させ
ることが可能に構成され、前記第二の逆止弁は気体を前記第2段の圧縮機から前記蓄熱タ
ンクに流動させることが可能に構成されていることを特徴とする請求項18に記載の前記組
立体。
【請求項２０】
空調機による遠心圧縮機の組立体の作動方法であって、
第一の切換弁及び第二の切換弁を開弁することと、
前記第一の切換弁及び前記第二の切換弁を閉弁することと、
加熱タンクにパワー供給することと、
第一の逆止弁を開弁することと、
前記加熱タンクをパワーオフするとともにモータをパワーオンすることと、
遠心圧縮機を作動することと、
第2段の圧縮機を駆動することと、
前記第二の切換弁を再び開弁することと、及び
前記モータをパワーオフすることと、
を含んでいることを特徴とする、
前記作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、遠心圧縮機の組立体及び空調機によるその作動方法に関する。特に、本
発明は小型中央空調ユニットに適用され、シール隙間を半分減少することにより遠心圧縮
機の効率を少なくとも10%を向上し、モータにおけるロータの周方向及び軸方向の移動を
安定させる遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の背景情報は、先行技術の特定の態様（例えば、制限、アプローチ、事実、または一
般的な知恵のない）の例を示すことができ、従来技術の追加の態様に関して読者をさらに
教育するのに役立つことが期待されているが、その中に記載され、示唆されているもの、
またはそれについて推論されたもので本発明またはその実施形態を限定するものとして解
釈されるべきではない。
【０００３】
よく知られるように、冷却に使用される従来の中央空調機において、以下の基本的な動作
は必要とされている。1)圧縮された気体相のフロン（Freon）のような冷媒流体。この圧
縮は、流体を加熱する。2)そしてこの加圧された熱い流体は、建物外にある熱交換器を通
して冷却される。3)その後、流体は膨張または蒸発することができる。このような減圧の
作用は、流体のさらなる冷却にある。そして、減圧された冷たい流体は建物内にある第二
の熱交換器を通して、熱が吸収されることにより建物の内部を冷却する。
【０００４】
通常、200kW未満の圧縮機サイズの範囲内における冷媒気体の圧縮は、例えば、ピストン
、ベーン、スクリューなどのモータによる正変位の機械によって行われている。従来使用
されている遠心圧縮機は非常に大きなものであり、それは、効率的にするためには、圧縮
機のロータの先端で高速でありながら適度な回転速度で回転しなければならないからであ
る。このような遠心圧縮機は、効率的な運転を行うことができるために、高回転速度で作
動させるべきではない。しかしながら、圧縮機は、圧縮機が一体化されているので、圧縮
機を一体化した技術は、同一の圧縮気体の流れ、圧力および全体的な動作効率を維持しつ
つ、より小さくすることができる。しかしながら、圧縮機は、又は圧縮機が結合された製
品は、小さくすることができながらも、同じ程度の圧縮気体流れ、圧力および全体的な動
作効率を維持ことができるので、高回転速度は望ましい。
【０００５】
通常、遠心圧縮機は大型及び中型の中央空調に広く使用されている。遠心圧縮機は、イン
ペラ、拡散器、ボリュート、モータ、軸受、ベース及びその他で構成される。上記モータ
のロータは上記軸受によって支持される。上記モータは上記インペラを駆動する。高速で
回転するインペラーは、冷媒気体のエネルギーを増加させる。拡散器は運動エネルギーを
圧力に変換する。ボリュートは、圧縮機の周囲に回る気体を収集して、遠心圧縮機から気
体を排出する。遠心圧縮機のインペラは中央の空調システムでは高速回転する構成要素で
あり、インペラの信頼性が空調ユニットの信頼性を決定する。そのうえ、遠心圧縮機の信
頼性により遠心圧縮機のロータを支持する軸受の信頼性を決定する。
【０００６】
遠心圧縮機面の小型化は、レイノルズ(Reynold)数の減少に起因する摩擦損失の増加、及
び先端隙間及びシールリーク損失の増大につながる。製造の要因のために、小型遠心機の
インペラはオープンインペラでなければならず、先端隙間の増加とシールリーク損失は摩
擦損失の増加を著しく上回る。したがって、小型の遠心機では、その効率を向上させるた
めに必要なアプローチは、リーク損失を低減するものであり、リーク損失を低減するため
に必要なアプローチは、先端隙間およびシール隙間のサイズに関係するので、軸受のロー
タの振動を減少する必要がある。
【０００７】
軸受に対するより厳しい要求は、空調ユニットの定格冷却能力低下と遠心圧縮機の回転速
度増加に伴う。一般的な流体フィルム軸受は、回転速度の増加に伴って急激な損失の増加
を受けるのである。玉軸受ならば回転速度によって制限される。摩擦損失はないが、磁気
軸受は始動状態及び停止状態で実質的な軸揺れを受けるので、小型の空調装置にはほとん
ど適用できない。
【０００８】
モータのロータの回転数増加や材料強度の制限によって、高速永久磁石モータを小型化す
る必要がある。即ち、モータの電力密度が大幅に向上し、単位体積あたりの発熱量が増加
する。モータハウジングの外側にウォータジャケットを追加するといった従来の方法は、
モータのステータの冷却にはほとんど効果がなく、ロータの冷却には無効である。
【０００９】
従来では、静圧軸受は、高回転速度かつ高軸方向精度の支持構造であり、小型の圧縮機に
適用すると思われている。静圧軸受は外圧軸受とも呼ばれ、静圧流体軸受と静圧気体軸受
に分類されている。静圧軸受は、上記軸受とその負荷(例えば回転軸)の間の隙間に高圧流
体を充填することにより、負荷を支持する高圧オイルフィルムまたは気体フィルムを形成
する。当該静圧軸受の一つの利点というと、負荷が静的であっても動的（回転的）であっ
ても、軸受と負荷がオイルフィルムまたは気体フィルムによって分離されるといったこと
である。したがって、静圧軸受を具備する装置においては、順調に作動することができる
とともに、機械作動における開始、停止、及び正常運転において摩擦は生じていない。当
該静圧軸受の欠点というと、外部加圧装置が必要であるといったことである。
【００１０】
静圧軸受の作動媒体としては、液体と気体の両方は用いることができる。しかしながら、
静圧流体軸受と静圧気体軸受は、設計と構造において埋められない相違を有する。静圧流
体軸受に気体を供給する場合、或いは静圧気体軸受に液体を供給する場合、これら軸受は
軸受力が生じない。静圧流体軸受は、作動媒体としては、密度が高く粘性が高いので比較
的に大きな油膜厚さが必要である潤滑油を使用しているため、静圧流体軸受は比較的に大
きな軸受間隙を有している。一方、高速で回転する軸受では、高粘性流体は比較的に大き
な損失を発生させ、軸受は熱を発生させて損傷する。したがって、静圧流体軸受は小型の
高速遠心機には適しない。これに対して、静圧気体軸受の隙間は非常に小さく、一般に静
圧流体軸受の1／10以下であり、低密度流体を用いて気体を供給することで損失や発熱を
低減することができる。
【００１１】
したがって、従来の圧縮機技術よりも小さな先端隙間とシール隙間を有する遠心インペラ
の安全性と高速運転を確保するために、高エネルギー密度のモータを効果的に冷却するこ
とができるとともに、ロータが高回転精度と軸方向高位置精度を有することができる小型
高効率遠心圧縮機を提供する必要がある。
【００１２】
空調機において作動する遠心圧縮機に関する他の提案もされている。これらのシステムに
おける問題は、小型中央空調ユニットでは実施できず、シール隙間を半分減少することに
より遠心圧縮機の効率を少なくとも10%を向上し、モータのロータの周方向及び軸方向の
移動を安定させるものではないといったことである。上記開示の遠心圧縮機システムはあ
る程度市場の需要に合うことができるが、依然として、小型中央空調ユニットに適用され
るロータの周方向及び軸方向における移動を安定させる遠心圧縮機は必要とされている。
【発明の概要】
【００１３】
本開示の例示的な実施形態は一般的に、遠心圧縮機の組立体及び空調機によるその作業方
法に関するものでる。
【００１４】
上記遠心圧縮機の組立体は小型中央空調ユニットに適用されるもので、シール隙間を半分
減少することにより遠心圧縮機の効率を少なくとも10%向上して、モータのロータの周方
向及び軸方向の移動を安定させる。ある実施例では、上記遠心圧縮機の組立体は、第一段
の圧縮機を駆動するモータを提供する。当該モータはロータを含む。モータはラジアル静
圧軸受によってロータの回転を支持し安定及びバランスさせる。加えて、モータはアキシ
ャル静圧軸受によってロータの軸方向力を安定及びバランスさせる。上記ラジアル静圧軸
受及びアキシャル静圧軸受は低粘着性気液二相流体を潤滑媒介としている。
【００１５】
上記ラジアル静圧軸受はロータを支持する。上記アキシャル静圧軸受は低粘着性液気二相
流体を用いる多孔質静圧空気軸受を使って、ロータの周方向及び軸方向における振動を減
少する。それによってインペラ及びボリュートの翼先端間の隙間を可能にする。これによ
りシール隙間を半分減少し、それで上記遠心圧縮機の効率を少なくとも10%向上している
。
【００１６】
他の実施例では、上記遠心圧縮機はさらに第二段の圧縮機を含んでおり、上記モータがデ
ュアル出力のものであり、モータはさらに第二段の圧縮機を作動させるよう駆動する。
【００１７】
別の実施例では、上記モータはモータハウジング及びラジアル軸受座を含んでいる。上記
モータハウジングはハウジング部及びエンドカバー部を含んでいる。上記ハウジング部は
円筒状を呈している。上記エンドカバー部はハウジング部の左端に配置され、ハウジング
部の左端にある開口をシールする。上記ラジアル軸受座はハウジング部の右端に固定され
、ハウジング部の右端にある開口をシールする。上記ロータはモータハウジングに回転可
能に配置されている。
【００１８】
別の実施例では、上記ラジアル軸受座に左右方向に沿って右貫通穴が設けられている。上
記ラジアル軸受座の右貫通穴の内壁面に右気液溝が備えられている。上記右貫通穴に右ラ
ジアル静圧軸受の右多孔質ブッシュが備えられている。上記ロータの右端が右多孔質ブッ
シュに配置されている。
【００１９】
別の実施例では、上記エンドカバー部に左右方向に沿って左貫通穴が設けられている。上
記エンドカバー部の左貫通穴の内壁面に左気液溝が備えられている。当該左貫通穴に左ラ
ジアル静圧軸受の左多孔質ブッシュが備えられている。上記ロータの左端が左多孔質ブッ
シュに配置されている。上記ロータの左端はアキシャル静圧軸受によってエンドカバー部
に支持されている。
【００２０】
別の実施例では、上記左ラジアル静圧軸受、右ラジアル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受
はいずれも低粘着性気液二相流体を潤滑媒介とする多孔質静圧軸受である。
【００２１】
別の実施例では、上記第一段の圧縮機は第一のボリュート及び第一のインペラを含んでい
る。上記第二段の圧縮機は第二のボリュート及び第二のインペラを含んでいる。上記第一
のボリュートはエンドカバー部に固定され、かつエンドカバー部の左側寄りとされている
。上記第一のインペラはモータのロータの左端に固定され、かつ第一のボリュートに位置
されている。上記第二のボリュートはラジアル軸受座に固定され、かつラジアル軸受座の
右側に位置されている。上記第二のインペラはモータのロータの右端に固定され、かつ第
二のボリュートに位置されている。上記第一のインペラ及び第二のインペラはともにイー
プンインペラである。
【００２２】
別の実施例では、上記第一のインペラ及び第一のボリュートの翼先端間における隙間は10
0μmより小さい。上記第二のインペラ及び第二のボリュートの翼先端間における隙間は10
0μmより小さい。
【００２３】
別の実施例では、上記モータはさらにロータ及びハウジング部の間に配置されるステーク
を含んでいる。上記ステータはシリコン鋼板及びコイルからなる。当該コイルはシリコン
鋼板に巻かれている。上記ハウジング部の内壁面に環状溝が形成されている。当該環状溝
の軸線がハウジング部の軸線に一致している。シリコン鋼板の左右方向に沿う幅が環状溝
の左右方向に沿う幅より大きい。上記シリコン鋼板はハウジング部の内壁に取り付けられ
、シリコン鋼板とモータハウジングの内壁面の間にキャビティを形成するよう環状溝を覆
っている。
【００２４】
別の実施例では、上記ハウジング部は低粘着性二相流体を流入させる入口通路及び低粘着
性二相流体を流出させる出口通路を含んでいる。当該入口通路は環状溝に連通されている
。さらに上記ハウジング部は左冷却通路及び右冷却通路を備えている。当該左冷却通路の
一端は入口通路に連通され、その他端は上記ステータの左側で収納空間に連通されている
。さらにまた、当該右冷却通路の一端は入口通路に連通され、その他端は上記ステータの
右側で収納空間に連通されている。
【００２５】
別の実施例では、上記ラジアル軸受座は右気体通路を備えている。当該右気体通路が右気
液溝に連通されている。上記エンドカバー部に左気体通路が備えられ、当該左気体通路が
左気液溝に連通されている。
【００２６】
別の実施例では、上記アキシャル静圧軸受は両スラスト軸受、調整リング及びスラストデ
ィスクを含んでいる。上記スラスト軸受のそれぞれがディスクシート及び多孔質リングを
含んでいる。それぞれの上記ディスクシートに収納溝が備えられており、それぞれの対応
する上記多孔質リングは上記収納溝に配置されている。それぞれの上記多孔質リングに流
体通路が備えられている。それぞれの上記ディスクシートに気体通路が備えられている。
当該気体通路はそれぞれの対応する流体通路に連通されている。上記両スラスト軸受の多
孔質リングが対向して配置されている。上記調整リングは両スラスト軸受のディスクシー
トの間に位置されている。また上記スラストディスクはロータに固定され、かつ上記両ス
ラスト軸受の多孔質リングの間に位置されている。
【００２７】
別の実施例では、上記組立体は凝縮器及び加熱タンクが備えられている気体供給システム
を含んでいる。凝縮器の入口は第二段の圧縮機の出口に連通されている。加熱タンクの入
口は凝縮器の出口に連通されている。また加熱タンクの出口はラジアル静圧軸受の気液溝
及びアキシャル静圧軸受の気体通路に連通されている。
【００２８】
別の実施例では、上記気体供給システムはさらに蓄熱タンクを含んでいる。加熱タンクの
出口は第一の逆止弁を介して蓄熱タンクの入口に連通されている。蓄熱タンクの出口はラ
ジアル静圧軸受の気液溝及びアキシャル静圧軸受の気体通路に連通されている。加えて、
第二段の圧縮機の出口は第二の逆止弁を介して蓄熱タンクの入口に連通されている。第一
の逆止弁は加熱タンクから蓄熱タンクへの気体の流れのみを許す。第二の逆止弁は第二段
の圧縮機から蓄熱タンクへの気体の流れのみを許す。
【００２９】
本発明は種々の有利点がある。上記組立体における遠心圧縮機はモータを具備する。当該
モータにおいて、ロータの径方向及び軸方向の振動を減少するために、モータのロータを
支持するラジアル静圧軸受、及びアキシャル静圧軸受は、低粘着性の液気二相冷媒を有す
る多孔質静圧空気軸受を使用する。これにより翼インペラ及びボリュートの翼先端間の隙
間、及びシール隙間を半分減少（100μmより小さくする）することが可能になる。
【００３０】
その結果、上記遠心圧縮機の効率は少なくとも10%向上している。そのうえ、上記ラジア
ル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受に流入する液体は、さらにラジアル静圧軸受及びアキ
シャル静圧軸受の軸受力を増大するよう、及び上記モータのラジアル静圧軸受、アキシャ
ル静圧軸受とロータを冷却するよう機能している。
【００３１】
本発明の一つの目的は、遠心圧縮機の小型化に伴う効率低下といった問題を解決するため
の遠心圧縮機を提供することである。
【００３２】
もう一つの目的は、モータのロータの径方向及び軸方向における振動を減少することであ
る。
【００３３】
さらにもう一つの目的は、小型空調ユニットにおいて作動する遠心圧縮機を小型化するこ
とである。
【００３４】
他のシステム、装置、方法、特徴は、以下の図面及び詳細な説明を検討することにより、
当業者にとって明らかとなるか又は明らかになるであろう。このような追加のシステム、
方法、特徴、および利点の全てが、詳細な説明に含まれることが意図され、本発明の開示
の範囲内であり、添付の特許請求の範囲及び図面によって保護される。 
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明は、以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を用いて説明される。
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る遠心圧縮機の概略構成図である。
【００３７】
【図２】本発明の一実施形態に係る蒸気供給システムの概略構成図である。
【００３８】
【図３】本発明の一実施形態に係るモータの概略構成図である。
【００３９】
【図４】本発明の一実施形態に係るラジアルベアリングブロックの概略構成図である。
【００４０】
【図５】本発明の一実施形態に係るスラスト空気静圧軸受の概略構成図である。
【００４１】
【図６】本発明の一実施形態に係るスラスト軸受の概略構成図である。
【００４２】
【図７】本発明の一実施形態に係る空調機を備えた遠心圧縮機の組立体の動作を示す例示的な方法の流れ図である。
【００４３】
面の様々な視点を通じて同様の参照番号は同様の部品を指す。 
【発明を実施するための形態】
【００４４】
下記の記述は、単なる例示であり、本明細書に記載された実施形態または当該実施形態の
用途および使用方法を制限することを意図するものではない。本明細書で使用されている
"例示的な"又は"図示的な"という用語は、"一例として、実施例として、図示として作用
する"を意味する。"例示的"または"図示的な"を用いて記載される本明細書に記載される
任意の実施形態という解釈は、他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると必ずしも
解釈されるべきではない。以下に説明する全ての実施形態は、例示的な実施例であり、当
技術分野の技術者が実施態様を製造又は使用することを可能にするために提供され、特許
請求の範囲によって規定される本開示の範囲を限定することを意図するものではない。本
明細書での説明のために、"上方"、"下方"、"左"、"後方"、"右"、"前方"、"垂直"、"水
平"及びその派生語は、図1における本発明の方向に関連するものとする。さらに、先行技
術分野、背景技術、発明の要約、発明の詳細な説明で提示された任意の明示または暗示さ
れた理論に拘束される意図はない。添付の図面に示され、明細書で説明される本発明の特
定の装置および方法は、特許請求の範囲に定義された本発明の概念の単なる例示的な実施
形態であることと理解すべきである。したがって、本明細書に開示された実施形態に関連
する特定の寸法および他の物理的特性は、請求項において明示的な表明がない限り、制限
と見なされるべきではない。 
【００４５】
遠心圧縮機の組立体100及び空調機によるその作動方法200は、図1〜7を参考する。遠心圧
縮機の組立体100（以下「組立体100」という）は、ロータまたはインペラを通る流体の連
続的な流れに運動エネルギー／速度を加えることによって圧力上昇を達成する理想的な圧
縮動的ターボ機械を提供する。そしてこの運動エネルギーは、拡散器を流れる流れを遅く
することによって、ポテンシャルエネルギーおよび静圧の増加に変換される。インペラの
圧力上昇はほとんどの場合は拡散器部の上昇と等しい。上記組立体100は、振動を生成し
運転中に不安定である小型の空調ユニットで実施可能である。
【００４６】
ある実施例では、上記組立体100は、第一段の圧縮機198を駆動するモータ196を含んでい
る。上記モータ196は、ロータ122を含んでいる。上記モータ196は左及び右ラジアル静圧
軸受192、194によってロータ122の周方向及び軸方向両方向の変位を安定させる。加えて
、上記モータ196はアキシャル静圧軸受130によってロータ122の軸方向力をバランスさせ
る。上記ラジアル静圧軸受192、194及びアキシャル静圧軸受130は低粘着性気液二相流体
を潤滑媒体としている。上記ラジアル静圧軸受192、194はロータ122を支持する。上記ア
キシャル静圧軸受130は低粘着性液体-気体二相流体を用いる多孔質静圧空気軸受を使って
いることにより、ロータ122の径方向及び軸方向の振動を減少する。これによりインペラ1
44及びボリュート146の翼先端間の隙間が得られる。これにより、シール隙間を半分減少
し、それで遠心圧縮機の効率を少なくとも10％向上している。
【００４７】
図1に示すように、小型の遠心圧縮機の組立体100はモータ196、第一段の圧縮機198、及び
第二段の圧縮機199を含んでいる。モータ196は、第一段の圧縮機198及び第二段の圧縮機1
99を作動させるよう駆動する。ある実施例では、上記モータ196は高速永久磁石モータを
含むことができる。この高速永久磁石モータはラジアル静圧軸受によってモータのロータ
の回転を支持し、アキシャル静圧軸受によってモータのロータの軸方向力をバランスさせ
る。また、ラジアル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受は低粘着性気液二相流体を潤滑媒体
としている。
【００４８】
本実施例では、遠心圧縮機の組立体100は第一段の圧縮機のみを含んでいる場合は、遠心
圧縮機の組立体100は1段の圧縮機である。遠心圧縮機の組立体100は第一段の圧縮機及び
第二段の圧縮機を含んでいる場合は、遠心圧縮機は2段の圧縮機であり、この場合、モー
タはデュアル出力のものであり、第一段の圧縮機はモータの左端に配置され、第二段の圧
縮機は上モータの右端に配置されている。
【００４９】
図3はモータ196の構成概略図である。好ましくはモータ196はモータハウジング及びラジ
アル軸受座102を含んでいる。モータハウジングはハウジング部104及びエンドカバー部10
6を含んでいる。ハウジング部は円筒状を呈している。ハウジング部は、ハウジング部に
貫通する収納空間はハウジング部の軸方向に形成されている。エンドカバー部106はハウ
ジング部104の左端168に配置され、かつハウジング部104の左端168の開口170をシールす
る。本実施例では、ハウジング部104とエンドカバー部106は、例えばダイキャストによっ
て一体に統合されて、モータハウジングを形成することができる。
【００５０】
図4に示すように、ラジアル軸受座102はモータハウジングの右端172(上記ハウジング部)
に固定され、ハウジング部104の右端172にある開口174をシールする。本実施例では、収
納空間に流入する低粘着性二相流体の気体が収納空間の外側に漏らされることを防止する
ために、モータハウジング及びラジアル軸受座は収納空間をシールする。
【００５１】
上記ステータはモータハウジングの内壁に取り付けられている。本実施例では、ステータ
はシリコン鋼板108及びコイル110からなり、当該コイルは上記シリコン鋼板に巻かれてい
る。上記シリコン鋼板の外側にあるコイルはステータの端部を形成している。シリコン鋼
板の一部とモータハウジングとが熱圧着にされており、すなわち、シリコン鋼板は、シリ
コン鋼板により生じる熱をモータハウジングに転送することができる。本実施例では、環
状溝112はハウジング部の内壁面に形成されている。環状溝の軸線はハウジング部の軸線
に一致している。シリコン鋼板の左右方向に沿う幅が環状溝の左右方向に沿う幅より大き
い。シリコン鋼板はハウジング部の内壁に取り付けられている場合は、シリコン鋼板は、
シリコン鋼板とモータハウジングの内壁面の間にキャビティを形成するよう環状溝を覆っ
ている。上記キャビティは上記環状溝である。この場合、キャビティは低粘着性二相流体
を貯留するために用いることができる。
【００５２】
本実施例では、低粘着性二相流体を環状溝に供給するために、上記モータハウジングには
さらに低粘着性二相流体を流入させる入口通路114と低粘着性二相流体を流出させる出口
通路116が備えられている。上記入口通路は環状溝に連通されている。上記出口通路が蒸
発器に接続されることにより、モータハウジングの圧力が蒸発器の飽和圧に等しくなる。
【００５３】
本実施例では、ステータの端部を冷却するために、上記ハウジング部にさらに左冷却通路
118及び右冷却通路120が備えられている。左冷却通路は一端が入口通路に連通され、他端
がステータの左側にある収納空間に連通されている。右冷却通路は一端が入口通路に連通
され、他端がステータの右側にある収納空間に連通されている。低粘着性二相流体が上記
入口通路を通して供給される場合は、低粘着性二相流体はステータの左側と右側に入るこ
とができ、これによりステータの左側と右側の端部を効果的に冷却することができる。
【００５４】
本実施例では、ロータ122はさらにモータハウジングに配置され、かつ当該ロータはステ
ータに同軸に配置されている。本実施例では、ロータ122の両端188、190はそれぞれ左ラ
ジアル静圧軸受192及び右ラジアル静圧軸受194によって上記モータハウジングに支持され
ている。ロータ122の左端188はアキシャル静圧軸受によって上記モータハウジングに支持
されることにより、ロータ122はラジアル静圧軸受の支持で高速でモータのステータで回
転することが可能になるとともに、アキシャル静圧軸受の支持で左方向及び右方向の軸方
向スラストを支えることが可能になり、これによりロータの軸方向の比較的高位置精度を
有することが可能になる。
【００５５】
右ラジアル静圧軸受194は右多孔質ブッシュ124を含んでいる。本実施例では、右貫通穴17
6はラジアル軸受座102の左右方向に沿って設けられている。ラジアル軸受座102の右貫通
穴176の内壁面178に右気液溝180が備えられている。右多孔質ブッシュは右貫通穴に配置
されている。上記ロータの右端は右多孔質ブッシュに配置されており、これにより高温高
圧の気液二相冷媒は、多孔質材に浸入することにより右ラジアル静圧軸受とロータの間の
小さい隙間である右気液溝から流入させる。上記隙間において、気体及び液体冷媒は一緒
にロータを支持する。上記液体は非圧縮性であるので、右ラジアル静圧軸受は、空気軸受
に比べ、より大きな軸受力及び剛性を具備している。隙間に入る冷媒量は多孔質材の両側
の圧力差によっている。圧力の減少過程は冷却の過程でもある。液体冷媒の一部は上記の
圧力減少のため蒸発し、低温気体冷媒及び液体冷媒を生成することにより、右ラジアル静
圧軸受及びロータを冷却する。
【００５６】
左ラジアル静圧軸受192は左多孔質ブッシュ126を含んでいる。本実施例では、左貫通穴18
2はエンドカバー部106の左右方向に沿って設けられている。エンドカバー部106の左貫通
穴182の内壁面184に左気液溝186が備えられている。左多孔質ブッシュ126は左貫通穴182
に配置されている。上記ロータの左端は左多孔質ブッシュに配置されており、これにより
高温高圧の気液二相冷媒は、左ラジアル静圧軸受192とロータの間の小さい隙間である左
気液溝から多孔質材に浸入することにより流入させる。上記隙間において、気体及び液体
冷媒は一緒にロータを支持する。
【００５７】
上記液体が非圧縮性であるので、左ラジアル静圧軸受192は、空気軸受と比べると、より
大きい軸受力と剛性を有する。隙間に入る冷媒量は多孔質材の両側の圧力差によっている
。圧力の減少過程は冷却の過程でもある。液体冷媒の一部は上記圧力減少のため蒸発し、
低温気体冷媒及び液体冷媒を生成することにより、左ラジアル静圧軸受及びロータを冷却
する。
【００５８】
本実施例では、ラジアル軸受座102に右気体通路が備えられ、この右気体通路が右気液溝
に連通されるとともに、エンドカバー部に左気体通路が備えられ、この左気体通路が左気
液溝に連通されている。
【００５９】
本実施例では、右ラジアル静圧軸受194をシールするために、高速永久磁石モータはさら
にラジアル軸受座102に固定されている右シール128を含んでいる。本実施例では、当該右
シールはシール部材またはシールリングであってもよい。右シール128はシールカバーで
ある場合は、右シール128はロータの右端及び右ラジアル静圧軸受194をカバーし、この場
合、上記モータはシングル出力のモータであり、つまり上記モータのロータ122の左端188
からパワーを出力できる。上記右シールはシールリングである場合は、ロータ122の右端1
90はシールリングに挿通し、この場合、上記モータのロータ122の右端190からもパワーを
出力でき、また上記シールリングはモータのロータ122に封止的に接触されている。
【００６０】
図5の構成図に戻って、アキシャル静圧軸受130は対向して配置される両スラスト軸受131a
、131bを含んでいる。調整リング134は両スラスト軸受131a、131bの間に配置されている
。スラスト軸受131a、131bのそれぞれはディスクシート136及び多孔質リングを含んでい
る。上記調整リングは両ディスクシート18の間に配置されることにより、調整リング134(
図6)の厚さを調整することにより両スラスト軸受131a、131bの間の距離を調整することが
できる。
【００６１】
それぞれのディスクシートに収納溝が備えられており、対応する多孔質リング138が収納
溝に配置されている。それぞれの多孔質リング138に流体通路が備えられている。それぞ
れのディスクシートに気体通路が備えられており、気体通路が、対応する流体通路に連通
されることにより、気体通路に流入する高温高圧飽和気体を冷却して形成された低粘着性
二相流体は気体通路に入って、多孔質リングに浸入することができるようになる。
【００６２】
本実施例では、上記両スラスト軸受の多孔質リングは対向して配置されている。スラスト
ディスク140は両スラスト軸受の多孔質リングの間に配置され、即ち、スラストディスク
は対抗して配置される両スラスト軸受の間のキャビティに位置されている。上記ロータは
シャフトショルダーを含み、また当該ロータはスラストディスクに挿通している。当該ス
ラストディスクは軸方向に取り付けられ、かつロータに固定されることにより、スラスト
ディスクの位置をコントロールすることによりロータの軸方向位置を限定する。
【００６３】
それぞれの多孔質リングに浸入した後、低粘着性二相流体は多孔質リングとスラストディ
スクの間の隙間に入り、これによりスラスト軸受の多孔質リングに接触しない位置にスラ
ストディスクを保持し、それでロータの軸方向位置を限定する。本実施例では、流体通路
はそれぞれの多孔質リングの外周面から多孔質リングの半径方向内向きに延伸している。
【００６４】
アキシャル静圧軸受は左ラジアル静圧軸受の左側に位置されている。本実施例では、左ラ
ジアル静圧軸受をシールするために、高速永久磁石モータはさらに左シールを含んでおり
、左シールがエンドカバー部に固定されている。左シール132はシールリングにしている
。ロータの左端がシールリングに挿通しており、この場合、モータのロータの左端はパワ
ーを出力することが可能になる。上記シールリングはモータのロータに封止的に接触され
ている。
【００６５】
第一段の圧縮機は第一のボリュート142及び第一のインペラ144を含んでいる。第二段の圧
縮機は第二のボリュート146及び第二のインペラ148を含んでいる。第一のボリュート142
はエンドカバー部に固定され、かつエンドカバー部の左側に位置されている。第一のイン
ペラ144はモータのロータの左端に固定され、かつ第一のボリュート142に位置されている
。モータが第一のインペラ144を回転させるよう駆動する場合、第一のインペラ144は第一
のボリュート142に入る冷媒を圧縮可能にすることができる。
【００６６】
本実施例では、第二のボリュート146はラジアル軸受座に固定され、かつラジアル軸受座
の右側に位置されている。第二のインペラ148はモータのロータの右端に固定され、かつ
第二のボリュート146に位置されている。モータは第二のインペラ148を回転させるよう駆
動する場合、第二のインペラ148は第二のボリュート146に入る冷媒を圧縮可能にすること
ができる。そのうえ、より好ましくは第一のインペラ144および第二のインペラ148はとも
にイープンインペラであり、それぞれのインペラ及びボリュートの翼先端間の隙間は100
μmより小さく、これにより本発明にかかる遠心圧縮機の効率は、従来に比べ、少なくと
も10%向上している。
【００６７】
図2は気体供給システム150の構成概略図である。気体をラジアル静圧軸受及びアキシャル
静圧軸受に供給するために、遠心圧縮機はさらに凝縮器151及び加熱タンク152が備えられ
ている気体供給システム150を含んでいる。凝縮器の入口は第二段の圧縮機の出口に連通
され、加熱タンクの入口は凝縮器の出口に連通されている。加熱タンク152の出口はラジ
アル静圧軸受の気液溝及びアキシャル静圧軸受の気体通路に連通されている。
【００６８】
加熱タンク152はその中にある低粘着性二相流体を加熱するために用いられ、これにより
流体の飽和温度を上げる。二相流体の特徴は、高飽和温度が高飽和圧力に対応することに
ある。上記加熱タンクに液体バッフルが取り付けられることにより、静圧軸受(上記左ラ
ジアル静圧軸受、右ラジアル静圧軸受、及びアキシャル静圧軸受を含む)に供給される気
体に含まれる液体量を調整する。
【００６９】
上記ラジアル静圧軸受においては、加熱タンクからの飽和気体はラジアル静圧軸受の気液
溝に入るのであり、即ち、加熱タンクの気体出口はラジアル静圧軸受の気液溝(または気
体通路)に連通されている。ラジアル静圧軸受の温度が加熱タンクの温度より小さく、ま
たそれで、気体冷媒(低粘着性二相流体の一例)が冷却されてラジアル静圧軸受における気
液二相流体を形成する。それぞれのラジアル静圧軸受の多孔質ブッシュを通した後、液気
二相流体はラジアル静圧軸受とロータの間の小さな隙間に入る。それぞれの上記ラジアル
静圧軸受の両端において、隙間における気体圧力は凝縮器における飽和圧に減少している
。隙間における軸方向中央位置の圧力は比較的に高い。当該圧力は気液二相流体が隙間の
両端に流れると徐々に減少する。液体はガス化され、これによりラジアル静圧軸受及びロ
ータを冷却する。
【００７０】
上記アキシャル静圧軸受においては、加熱タンクからの飽和気体はアキシャル静圧軸受の
気液溝に入るのであり、つまり、加熱タンクの気体出口はアキシャル静圧軸受の気液溝に
連通されている。アキシャル静圧軸受の温度が加熱タンクの温度より小さく、またそれで
、気体冷媒が冷却されてアキシャ静圧軸受における気液二相流体を形成する。アキシャル
静圧軸受のそれぞれの多孔質ブッシュを通した後、液気二相流体は静圧軸受とスラストデ
ィスクの間の小さな隙間に入る。アキシャル静圧軸受の縁において、隙間における気体圧
力が凝縮器における飽和圧に減少している。隙間の径方向中央位置の圧力は比較的に高い
。当該圧力は気液二相流体が隙間の両端に流れると徐々に減少する。液体はガス化され、
これにより静圧軸受及びスラストディスクを冷却する。
【００７１】
もちろん、本実施例では、蓄熱タンク154は加熱タンクから流出する高温気体冷媒を緩衝
するために用いることができ、第一の逆止弁156は加熱タンクと蓄熱タンクの間に配置さ
れている。第一の逆止弁は加熱タンクから蓄熱タンクへの気体の流れのみを許す。この場
合、第一の逆止弁を使用して加熱タンクの出口は蓄熱タンクの入口に連通され、蓄熱タン
クの出口はラジアル静圧軸受の気液溝及びアキシャル静圧軸受の気体通路に連通されてい
る。
【００７２】
本実施例では、第二段の圧縮機から流出する気体冷媒の圧力が比較的に高い場合は、ラジ
アル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受に直接に気体を供給することができる。本実施例で
は、第二の逆止弁158を使用して第二の圧縮機の出口は蓄熱タンクの入口に接続されてお
り、第二の逆止弁は第二段の圧縮機から蓄熱タンクへの流体の流れのみを許す。
【００７３】
凝縮器から加熱タンクへの流体の流れの許容及び制限をコントロールするために、本実施
例では、凝縮器の出口は第一の切換弁160を使用して加熱タンクの入口に連通され、エコ
ノマイザの出口は第二の切換弁162を使用して加熱タンクの入口に連通されている。この
場合、本実施例の気体供給システムの作業原理は以下のとおりである。
【００７４】
図7は遠心圧縮機を有する空調機の作動方法200の実施例を示すフローチャートである。上
記方法は最初のステップであって第一及び第二の切換弁を開弁するステップ202を含む。
遠心圧縮機が作動する前に、気体供給システムにおいて同じ圧力である。しかしながら、
エコノマイザ164の位置は比較的に低く、エコノマイザの位置よりも加熱タンクの位置は
低いので、液体冷媒が重力によりエコノマイザに貯留される。そして第一及び第二の切換
弁が開弁されて、液体を加熱タンクに補充する。ステップ204は、第一及び第二の切換弁
を閉弁することを有することができる。液体の補充後、第一及び第二の切換弁が閉弁され
る。
【００７５】
ステップ206は加熱タンクをパワーオンすることを含むことができる。加熱タンクはパワ
ーオンされて冷媒を加熱し、冷媒の温度を上昇させ、その圧力も上昇させる。
【００７６】
ステップ208は第一の逆止弁を開弁することを含むことができる。加熱タンク内の圧力を
上昇させると、第一の逆止弁が開弁される。これにより、加熱タンク内の気液二相冷媒は
蓄熱タンクに入ることが可能にあり、また蓄熱タンクは直ちに気液二相冷媒をラジアル静
圧軸受及びアキシャル静圧軸受に供給する。ラジアル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受に
おいて消費された気体量は加熱タンクに生じる高圧流体量よりかなり小さく、またそれで
、過剰の気液二相冷媒は蓄熱タンクに残る。一方、加熱タンク内の液体レベルが下降する
。しかし、冷媒気体の単位質量あたりの体積が冷媒液体の約100倍であり、またそれで、
加熱タンク内の液体レベルは徐々に下降する。加熱タンクは加熱し続け、加熱タンク及び
蓄熱タンク内の圧力は軸受の正常な作動圧力に達するまで増加し続ける。
【００７７】
ステップ210は、加熱タンクをパワーオフするとともに、モータをパワーオンすることを
含んでいる。加熱タンクはパワーオフされて第一の逆止弁は自動的に閉弁されるとともに
、モータはパワーオンされて起動する。
【００７８】
ステップ212は遠心圧縮機を作動させることを含むことができる。モータの起動に伴い、
遠心圧縮機は作動状態となっている。凝縮器-蒸発器といったループは働き、蒸発器内の
温度と圧力は同時に減少する。ラジアル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受の気体流出ルー
プの圧力は同時に減少し、それで、供給した気体と、それぞれのラジアル静圧軸受及びア
キシャル静圧軸受から流出した気体との差異は、増加する。
【００７９】
しかしながら、蓄熱タンク内における気体減少に伴って、蓄熱タンク内の圧力が低下し、
またそれぞれのラジアル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受の入口と出口の差異も小さくな
る。そして第一の逆止弁は自動的に開弁し、蓄熱タンクに液体を補充する。また上記の液
体ガス化は加熱タンク及び蓄熱タンク内の圧力と温度の低下を引き起こす。
【００８０】
上記方法200は、さらに第二段の圧縮機を駆動するステップ214を含むことができる。遠心
圧縮機の作動が正常になると、第二段の圧縮機の流出圧力が蓄熱タンク内の圧力よりも大
きい場合、第二段の圧縮機は第二の逆止弁を使用して蓄熱タンクに気体を充填し、当該蓄
熱タンクは軸受に気体を供給し続ける。
【００８１】
ステップ216は、再び第二の切換弁を開弁することを含むことができる。加熱タンクの液
体レベルが特定の値より小さい場合は、第二の切換弁は、加熱タンク内の圧力を減らすた
めに、短時間でゆっくりと開かれる。そして第二の切換弁は閉弁され、第一の切換弁は開
弁して液体レベルが所定の高さに達するまで加熱タンクに液体を補充する。加熱タンク内
のヒータは起動して所定の温度・圧力に向かう。加熱タンク及び液体補充過程の設計は、
当該液体補充過程で蓄熱タンクから軸受に気体を補充し続けることを保証する。ステップ
218はモータをパワーオフすることを含んでいる。モータをパワーオフした後、遠心圧縮
機は回転が停止し、第一の切換弁と第二の切換弁が閉弁される。
【００８２】
一つの実施例として、低粘着性二相流体を上記冷媒としてもよい。当該冷媒は低粘度係数
という特徴を有し、冷媒がガス化されると低温気体冷媒が得られ、これを使ってモータの
ステータ及びロータを冷却する。ラジアル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受から流出する
気体冷媒及び液体冷媒、及びモータのステータを冷却するための冷媒は、上記流出通路を
使用して蒸発器に入り、さらに蒸発器を経て第一段の圧縮機に入る。
【００８３】
モータのステータを冷却するために、上記気体供給システムはさらにエコノマイザを含ん
でいる。エコノマイザの入口は凝縮器の出口に連通されている。好ましくは凝縮器の出口
は電子膨張弁166を使用してエコノマイザの入口に連通されている。電子膨張弁を使用し
てエコノマイザの出口をモータの入口通路に連通させることにより、気液二相冷媒をモー
タに供給してモータのステータを冷却する。
【００８４】
本実施例では、上記エコノマイザの出口はさらに第二段の圧縮機の入口に連通され、エコ
ノマイザの出口はさらに電子膨張弁を使用して蒸発器の入口に連通され、また蒸発器の出
口は第一段の圧縮機の入口に連通されており、これにより、遠心圧縮機の気液二相冷媒を
循環させる。
【００８５】
本発明にかかる小型の遠心圧縮機は、高回転速度とオープンインペラといった特徴がある
。オープンインペラの翼先端隙間は軸受隙間によって決定され、そして同じ軸受製品にお
いてインペラのサイズにかかわらず同じサイズの翼先端隙間を必要とするという原因で、
インペラにおける流れに対する小型オープンインペラの先端における漏れた気体の比率を
相当に増加させ、小型遠心機の効率を低下させる。本発明においては、イープンインペラ
の先端における漏れた気体を半分減少することが可能になり、これにより小型の遠心圧縮
機の効率が少なくとも10%向上している。
【００８６】
本発明の遠心圧縮機組立体100において、モータのロータは、気液二相流を使用する静圧
軸受によって支持されており、永久磁石ロータを使用してロータのエネルギー損失及び発
熱を低減する。そして冷媒によって静圧軸受を潤滑し、またモータを冷却する。また、ラ
ジアル静圧軸受の高回転精度とアキシャル静圧軸受の軸方向高位置精度のため、当該ラジ
アル静圧軸受及びアキシャル静圧軸受によっては、遠心圧縮機のオープンインペラにおい
て従来よりも小さな翼先端隙間とシール間隙を使用することが可能になり、これにより遠
心圧縮機の気体リーク低減と遠心圧縮機の性能向上が得られる。
【００８７】
したがって、本発明において教示された遠心圧縮機組立体100は、冷凍圧縮機における気
体供給を提供するために気体冷媒を用いる時に一般的な静圧空気軸受において生じる問題
、即ち、軸受温度またはモータ温度が気体供給温度より小さく、冷媒が冷却されて液体を
形成した時に、気体軸受が無効になるといった問題を解決した。本発明においては、二相
流体を使用する多孔質静圧軸受を使っている。したがって、軸受の気体供給は気体や液体
、または気体及び液体の形態で提供しても、遠心圧縮機は安全に高速で回転することがで
き、そして、軸受における液体ガス化は、軸受の軸受力を向上させ、また圧縮機の軸受と
ロータを冷却する。
【００８８】
前述の実施形態の順序は、説明のためにのみ使用され、実施形態を評価するための基準と
見なされることはできない。最後に、前述の実施形態は、本発明の制限ではなく、単に本
発明の技術的解決策を説明することを意図するものであることに留意すべきである 。本
発明は、前述の実施形態を参照して詳細に説明されたが、当業者は、前述した実施形態に
記載された技術的な解決策を変更することができ、その一部の技術的特徴への等価な代替
物を提供し、本発明の実施形態の技術的解決策の精神および範囲から、対応する技術的解
決策の本質を逸脱することを可能にするものではないということを当業者は理解されるべ
きである。
【００８９】
本発明のこれらおよび他の利点は、以下の明細書、特許請求の範囲および添付の図面を参
照することにより、当業者にはさらに理解され、評価されるであろう。
【００９０】
本発明の記載された好ましい実施形態に対して、様々な修正、変形、および変更を行うこ
とができるからであり、詳細な説明及び添付の図面に示された全ての事項は、制限の意味
ではなく、例示として解釈されることが意図されるからである。したがって、本発明の範
囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的な均等物によって決定されるべきである
。 
【図１】
2019523360.tif 000003
【図２】
2019523360.tif 000004
【図３】
2019523360.tif 000005
【図４】
2019523360.tif 000006
【図５】
2019523360.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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